Optical Quantum Entanglement in Astrophysics



Document title: Optical Quantum Entanglement in Astrophysics
Journal: Revista mexicana de astronomía y astrofísica
Database: PERIÓDICA
System number: 000352325
ISSN: 0185-1101
Authors: 1
2
2
Institutions: 1The Citadel, Department of Physics, Charleston, Carolina del Sur. Estados Unidos de América
2Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Astronomía, México, Distrito Federal. México
Year:
Season: Oct
Volumen: 45
Number: 2
Pages: 179-189
Country: México
Language: Inglés
Document type: Artículo
Approach: Analítico, teórico
Spanish abstract Las teorias del entrelazamiento cuantico entre dos particulas lejanas, que claramente con rman la naturaleza no local de la Mecanica Cuantica, se aplican a las part culas producidas naturalmente en los objetos astrof sicos. Estudiamos la producci on y la recepcion del caso de entrelazamiento cu antico m as factible de observarse: la transici on espont anea de dos-fotones del nivel metastable 2 2S1=2 del hidr ogeno, componente conocido del espectro del continuo de las regiones ionizadas. Obtenemos la tasa de emisi on de dos-fotones para cuatro objetos astrofsicos: la Nebulosa de Orion, dos nebulosas planetarias cercanas IC 2149 y NGC 7293, y la corona solar. La produccion de pares entrelazados por segundo es de 5:80 1048, 9:39 1045, 9:77 1044 y 1:46 1016, respectivamente. La distribuci on de las direcciones de propagaci on de ambos fotones emitidos no se anula para ningun angulo; por lo que es posible observar el par entrelazado a angulos 0 . Debido a que el n umero de coincidencias de dos-fotones va como el cociente entre el tama~no del detector y la distancia al objeto astrof sico elevado a la cuarta potencia, las coincidencias son escasas; para su detecci on se requiere de receptores de un tama~no mucho mayor que los que existen en la actualidad
English abstract The theories of quantum entanglement between two distant particles, which clearly con rm the non-local nature of Quantum Mechanics, are applied to naturally produced particles in astrophysical objects. We study the production and reception of the cases of optical quantum entanglement most feasible to be observed: the twophoton spontaneous transition of the hydrogen 2 2S1=2 metastable level, which is known to be one of the components of the continuous spectra of ionized regions. We obtain the two-photon emission rate for four astrophysical objects: the Orion Nebula, two nearby planetary nebulae IC 2149 and NGC 7293, and the solar corona. The production of entangled pairs per second is 5:80 1048, 9:39 1045, 9:77 1044, and 1:46 1016 respectively. The distribution of the propagation directions of both emitted photons does not vanish at any angle; therefore it is possible to observe the entangled pair at angles 0 . Because the number of two-photon coincidences goes as the fourth power of the ratio between the detector size and the distance from the astrophysical object, coincidences are scarce; for its detection we require receivers much larger than those currently available
Disciplines: Física y astronomía
Keyword: Astronomía,
Astrofísica,
Regiones H II,
Estrellas,
Nebulosas planetarias,
Corona solar
Keyword: Physics and astronomy,
Astronomy,
Astrophysics,
Stars,
Planetary nebulae,
Solar corona
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